预应力混凝土简支T形梁桥毕业设计Word格式.docx
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i1/2=51×
0.842/3×
0.0021/2=2.03m/s
Qs=Wc×
Vc=150.43×
2.03=306m/s
∴Qc≈Qs=306m/s
∴Vs=
=2.03≈2.03m/s（基本吻合）
过水面积、水面宽度、湿周计算表表1.2
河床标高
水深
平均水深
水面宽度
过水面积
0.4
17.00
6.8
+091.28
0.8
0.9
11.80
10.62
+103.28
10.
0.85
24.00
20.40
+127.08
0.7
123.04
110.74
+250.12
1.1
0.55
3.40
1.87
+253.52
合计
179.24
150.43
1.4拟定桥长
ML河属分汊、弯曲河段，查规范《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002），采用6.2.1-1式计算
kq=0.95n3=0.87Qp=Qc=311m/sBc=179.24m
桥孔最小净长度为：
Lj=kq·
（
）n3·
Bc=0.95×
10.87×
179.24=170.28m
综合分析桥型拟订方案为6×
30m预应力T型梁桥，采用双柱式桥墩
建桥后实际桥孔净长:
Lj=6×
（30－1.5）=171m﹥170.28m
（初步拟订柱宽为1.5m）
1.5计算桥面标高
（1）、雍水高度
Fr=
=2.032/9.8×
0.72=0.58＜1即设计流量通过时为缓流
v0M=vc=vs=2.03m/s
∴Aj=150.43－6×
1.5×
0.84=142.87㎡
vM,=
=311/142.87=2.18m/s
vM=
=2.12m/s
KN=
KY=
△Z=
·
（vM2-v0M2）=（9.50×
0.87）×
（2.122-2.032）/2×
9.8=0.16m
∴桥下雍水高度△Z’,=△Z/2=0.08m
（2）、波浪高度
Vw=16m/sD=800m
=0.84m
△h2=
0.13·
th〔0.7·
）0.7〕·
th｛
｝=0.165m
=0.165/0.84=0.196﹥0.1
∴△h2=KF
=2.3×
0.165=0.38m
（3）、计算水位
Hj=Hs+Σ△h=1100.56+0.08+0.38=1101.02m
（4）、桥面标高
不通航河段△hT=0.5m
建筑高度△hD=1.75+0.14=1.89m
桥面标高Hq=Hj+△hT+△hD=1101.02+0.5+1.89=1103.41m
路面标高1102.54m
1.6冲刷计算
（1）、一般冲刷
Qp=311m3/sQ2=
=155.5m3/sLj=171mμ=0.98
=0.84mhmax=1100.56-1099.46=1.1mB=Bc=179.24m
hcq=
=0.84A=
=1.51㎡
E=0.66（查《公路工程、水文勘测设计规范》（JIGC30—2002）表7.3.1-2）
右河槽：
=1.5㎜
hp左=
=1.98m
左河槽：
=2.5㎜
=1.88m
按最不利计算取hp=hpR=1.98m﹤2m，冲刷只到第一层
（2）、局部冲刷
V0=0.28（
+0.7）0.5=0.50
V=E·
hp2/3=0.66×
2.51/6×
1.982/3=1.21m/s
∵V＞V0
kε=1B1=1.5kη1=0.8·
）=1.23
V0=0.0246
=0.69m/s
V0,=0.462×
×
V0=0.462×
（2.5/1.5）0.06×
0.69=0.33m/s
n1=
=0.85
hb=kε·
kη1B10.6（V0-V0,）（
）n1=1.21m
（3）、桥下河槽最低冲刷线标高
Hm=Hs-1.98-1.21=1097.37m
1.7方案比选
方案比较表表1.2
方案类别
比较项目
第一方案
第二方案
主桥：
预应力混凝土T形简支梁桥
（6×
30m）
预应力混凝土空心板桥（9×
20m）
桥长（m）
180
最大纵坡（%）
2
工艺技术要求
技术较先进，工艺要求较严格，采用后张法预制预应力混凝土T梁，需要采用吊装设备，且在近几年预应力混凝土T行梁桥施工中有成熟的施工经验和施工技术
工艺较先进，有成熟的施工经验和施工工艺，使用范围广，相对板的自重也较小，但制作麻烦，需要使用大量的钢筋
使用效果
属于静定结构，桥面平整度较好，使用阶段易于养护，养护经费较低。
属于静定结构，桥面平整，行车条件较好，但养护较麻烦
从对比来看，我比较倾向于预应力混凝土T形梁桥。
2设计资料及构造布置
2.1设计资料
2.1.1桥梁跨径及桥宽
标准跨径=30m
主梁全长=29.96m
计算跨径=29.16m
桥面净空=2×
3.75+3.3+2×
0.5=11.80m
2.1.2设计荷载
公路—Ⅰ级，人群荷载3.0KN/m，每侧人行护栏,防撞栏的作用力分别为1.52KN/m和4.99KN/m。
2.1.3材料及工艺
混凝土：
主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》（JIGD62—2004）中的Φs15.2钢铰线，每束6根，全梁配3束，fpk=1860Mpa
普通钢筋采用HRB335钢筋，钢筋按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70㎜，外径75㎜的金属波纹管和夹片锚具。
2.1.4设计依据
1）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），简称《标准》。
2）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JIGD60—2004），简称《桥规》。
3）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JIGD62—2004），简称《公预规》。
2.1.5设计基本数据，见下表2.1
基本数据表2.1
名称
项目
符号
单位
数据
C50砼
立方强度
fcu，k
MPa
50
弹性模量
Ec
3.45×
104
轴心抗压标准强度
fck
32.4
轴心抗拉标准强度
ftk
2.65
轴心抗压设计强度
fcd
22.4
轴心抗拉设计强度
ftd
1.83
短暂状态
容许压应力
0.7fck‘
20.72
容许拉应力
0.7ftk‘
1.757
持久状态
标准轴载组合：
①容许压应力
0.5fck
16.2
②容许主压应力
0.6fck‘
19.44
短期效应组合：
①容许拉应力
σst-0.85σpc
②容许主拉应力
0.6ftk‘
1.59
¢
s15.2
钢
绞
线
标准强度
fpk‘
1860
Ep‘
1.95×
105
抗拉设计强度
fpd
1260
最大控制应力
0.75fpk‘
1395
持久状态：
标准荷载组合
0.65fpk‘
1209
材
料
重
度
r1
KN/m3
25.0
沥青砼
r2
23.07
钢绞线
r3
78.5
C30砼
r4
24
栏杆
r5
KN/m
1.0
钢束与混凝土的弹性模量比
аEP
5.65
在考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。
f，ck和f，tk分别表示钢束张拉时混凝土的抗拉，抗压标准强度：
则f，ck=29.6Mpa,f，tk=2.51Mpa
2.2横截面布置
2.2.1主梁间距与主梁片数
通常主梁应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板.本设计主梁翼板宽度为1600㎜,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受拉性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种:
预施应力，运输，吊装阶段的小截面（bi=1600㎜）和运营阶段的大截面（bi=1700㎜），净—2×
0.5=11.80m的桥宽选用7片主梁，如图（2-1）
2.2.2主梁跨中截面主要尺寸拟订
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与跨径之比通常在
～
，故本设计取用1750㎜的主梁高度。
2.2.3计算截面几何特性
净截面的计算（b=160cm）表2.2
分块面积
到上缘的距离yi（cm）
分块面积Ai（cm2）
分块面积对上缘的静矩Si（cm3）
分块面积自身惯性矩Ii（cm4）
di=ys-yi
（cm）
分块面积对形心惯性矩Ix（cm4）
I=Ii+Ix
（cm4）
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
翼板
4
1280
5120
6826.67
61.2
4794163.2
4800990
三角承托
11.3
720
8136
4000
53.9
2091751.2
2095751
腹板
82
2368
194176
4322389.33
-16.8
668344.32
4990734
下三角
152.7
100
15270
555.56
-87.5
765625
766181
马蹄
165.5
684
113202
20577
-100.3
6881101.56
6901679
Σ
5152
335904
19555335
ys=∑Si/∑Ai=335904/5152=65.2㎝
yx=175－65.2=109.8㎝
毛截面的计算（b=170cm）表2.3
1360
5440
7253.333
60.3
5093798.4
5101052
53
-17.7
-88.4
-101.2
5232
336224
ys=∑Si/∑Ai=336264/5232=64.3㎝
yx=175－64.3=110.7㎝
2.2.4检验截面效率指标ρ
上核心距:
ks=
㎝
下核心距:
kx=
截面效率指标:
ρ=
=0.53＞0.5
表明以上初步拟订的主梁跨中截面是合理的
2.3横截面沿跨长的变化
如图2-3所示,本设计主梁采用等高形式,横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。
梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起的局部应力,也为布置锚具的需要,在距梁端1.75m范围内将腹板加厚到与马蹄同宽,马蹄部分配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高,在马蹄抬高的同时,腹板宽度亦开始变化。
2.4横隔梁的位置
在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有横隔梁时比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。
为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道横隔梁；
当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。
本设计共设置七道横隔梁，其间距为4.86m。
端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部240㎜，下部220㎜；
中横隔梁高度为1600㎜，厚度为上部160㎜，下部140㎜。
详见图1-1所示。
3主梁作用效应计算
根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。
3.1恒载内力计算
3.1.1.恒载集度
（1）预制梁自重
1跨中截面主梁的自重
g
（1）=
r1=0.5152×
25=12.88KN/m
G
（1）=12.88×
7.29=93.90KN
2马蹄抬高与腹板宽段梁的自重
g
（2）=（0.8012+0.5152）×
25/2=16.455KN/m
G
（2）=16.455×
5.94=97.74KN
3支点段梁的自重
g（3）=0.8012×
25=20.03KN/m
G（3）=20.03×
1.75=35.05KN
4边主梁的横隔梁
中横隔梁的体积：
0.15×
〔0.72×
1.6-
（0.08+0.18）×
0.72－
（0.04+0.14）
0.1－0.1×
1-
（0.6+1）×
0.2+2×
0.04×
0.26〕
=0.1365m3
端横隔梁的体积：
0.23×
〔0.62×
1.75-
0.62-0.1×
0.2+0.2×
0.26〕=0.1760m3
故半跨内横隔梁重力为：
G（4）=（5×
0.1365+2×
0.1760）×
25=25.86KN
5预制边主梁的恒载集度为：
g1=（93.90+97.74+35.05+25.86）/14.98=16.859KN/m
预制中主梁的恒载集度为：
g1，=（93.90+97.74+35.05+2×
25.86）/14.98=18.586KN/m
（2）二期恒载
1混凝土垫层铺装：
10.8×
24=20.866KN/m
6㎝沥青铺装：
0.06×
23=14.904KN/m
若将桥面铺装均摊给七片主梁，则：
g（5）=（20.866+14.904）/7=5.110KN/m
2栏杆：
一侧防撞栏：
5KN/m
若将两侧防撞栏均摊给七片主梁，则：
g（6）=5×
2/7=1.429KN/m
3边主梁现浇T梁翼板集度：
g（7）=0.08×
0.05×
25=0.1KN/m
中主梁现浇T梁翼板集度：
g（7），=0.08×
0.1×
25=0.2KN/m
④边主梁二期恒载集度：
g2=g（5）+g（6）+g（7）=1.429+5.110+0.1=6.639KN/m
中主梁二期恒载集度：
g2，=g（5）+g（6）+g（7），=6.739KN/m
⑤边主梁总的恒载集度：
g=g1+g2=16.859+6.639=23.498KN/m
中主梁总的恒载集度：
g，=g1，+g2，=18.586+6.739=25.325KN/m
3.1.2恒载内力
如图3-1所示，设x为计算截面离左支座的距离,并令α=x/L，则主梁弯矩和剪力的计算公式分别为:
Mα=α（1－α）l2g/2,Qε=（1－2α）lg/2
恒载内力计算表表2.4
截面位置
边主梁
中主梁
M
Q
跨中
G1
1791.913
1975.472
G2
705.647
716.276
2497.56
2691.748
L/4
1343.945
122.902
1481.604
135.492
529.236
48.398
537.207
49.127
1873.181
171.300
2018.811
184.619
变截面
314.545
223.190
346.777
246.053
123.867
87.89
125.732
89.215
438.412
311.081
472.509
335.268
支点
245.804
270.984
96.797
98.255
342.601
369.239
3.2可变作用效应计算（修正刚性横隔梁）
3.2.1冲击系数和车道折减系数
按《桥规》4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此要先计算结构的基频。
简支梁桥的基频可采用下列公式计算。
f=
=
=4.196HZ
其中mc=
=0.5152×
25×
103/9.8=1.3142×
103N/m
根据《桥规》的规定,可计算出汽车荷载的冲击系数为:
μ=0.1760㏑f-0.0157=0.24
∴1+μ=1.24
按《桥规》4.3.1条,当车道大于两车道时,需进行车道折减,当采用两车道布载时不需要进行折减，采用三车道布载时，折减系数为0.78。
3.2.2计算主梁的荷载横向分布系数
（1）跨中的荷载横向分布系数mc
本桥跨内设有七道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：
=2.47＞2
所以可修正刚性横隔梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc。
1计算主梁抗扭惯性矩IT
对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算：
IT=
cibiti3
bi，ti—相应为单个矩形截面的宽度和厚度；
ci—矩形截面抗扭刚度系数；
根据t/b查表计算；
m—梁截面划分成单个矩形截面的块书。
对于跨中截面，翼缘板的换算厚度：
t1=
=13㎝
马蹄部分的换算厚度平均为：
t3=
=24㎝
IT的计算图式如图3-2
IT计算表表2.4
分块名称
ti
ti/bi
ci
IT=cibiti3
翼缘板
1.7
0.13
0.07647
0.0011717
1.38
0.16
0.11594
0.0017466
0.36
0.24
0.66667
0.0009745
0.0038974
②计算抗扭修正系数β
本设计主梁间距相同，并将主梁近似看成等截面。
查表得n=7时，ξ=1.021,G=0.4E
则：
β=
=0.953
③计算横向影响线竖坐标值：
ηij=
+β·
式中：
n=7,a1=5.1，a2=3.4，a3=1.7，a1=5.1，a4=0，a5=-1.7，a6=-3.4，a7=-5.1，
=2×
（5.12+3.42+1.72）=80.92㎡
1#梁：
η11=1/7+0.953×
5.12/80.92=0.449
η17=1/7-0.953×
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